Η ESA ενέκρινε την κατασκευή του Διαστημικού Παρατηρητηρίου Βαρυτικών Κυμάτων LISA

Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος και NASA έδωσε το πράσινο φως στο έργο Laser Interferometer Space Antenna (LISA) - ένας γιγάντιος ανιχνευτής κοσμικών βαρυτικών κυμάτων που έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει παλμούς στο χωροχρόνο που προκαλούνται από τη σύγκρουση τεράστιων μαύρων οπών στα κέντρα των γαλαξιών με άλλα τεράστια αντικείμενα.

Ο ανιχνευτής θα αποτελείται από τρία διαστημόπλοια που θα επιπλέουν σε απόσταση 2,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, σχηματίζοντας ένα τρίγωνο φωτός λέιζερ που θα είναι σε θέση να ανιχνεύει παραμορφώσεις στο διάστημα που προκαλούνται από βίαιες συγκρούσεις αστεριών νετρονίων και μαύρων οπών που καταστρέφουν το σύμπαν.

Το συμβολόμετρο λειτουργεί με τις ίδιες αρχές με το υπάρχον επίγειο πείραμα LIGO (Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory), το οποίο ανίχνευσε για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα το 2015. Αλλά η κλιμάκωση του LISA έως και ένα εκατομμύριο φορές θα του επιτρέψει να ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα χαμηλότερης συχνότητας, αποκαλύπτοντας κοσμικές καταστροφές που αυτή τη στιγμή δεν μπορεί να φτάσει το LIGO.

«Χρησιμοποιώντας ακτίνες λέιζερ σε αποστάσεις αρκετών χιλιομέτρων, τα επίγεια όργανα μπορούν να ανιχνεύσουν βαρυτικά κύματα που προέρχονται από γεγονότα που περιλαμβάνουν αντικείμενα αστρικού μεγέθους – όπως εκρήξεις σουπερνόβα ή συγχωνεύσεις υπερπυκνών αστέρων και μαύρων τρυπών αστρικής μάζας. Για να ξεπεράσουμε τα όρια της βαρυτικής έρευνας, πρέπει να πάμε στο διάστημα», δήλωσε η Nora Lützgendorf, επικεφαλής επιστήμονας του LISA. «Χάρη στην τεράστια απόσταση που διανύθηκε κατά τη διάρκεια της πτήσης, μπορέσαμε να ωθήσουμε τα όρια της βαρύτητας. «Χάρη στην τεράστια απόσταση που καλύπτεται από τα σήματα λέιζερ του LISA και την αξιοσημείωτη σταθερότητα των οργάνων του, θα διερευνήσουμε τα βαρυτικά κύματα σε χαμηλότερες συχνότητες από ό,τι είναι δυνατόν στη Γη, αποκαλύπτοντας γεγονότα σε διαφορετική κλίμακα, μέχρι την αυγή του χρόνου».

Τα βαρυτικά κύματα είναι κρουστικά κύματα που συμβαίνουν στο χωροχρόνο όταν δύο εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα συγκρούονται, όπως αστέρια νετρονίων ή μαύρες τρύπες.

Ο ανιχνευτής LIGO ανιχνεύει τα βαρυτικά κύματα συλλέγοντας τις μικροσκοπικές παραμορφώσεις στο ιστό του χωροχρόνου που δημιουργούν αυτά τα κύματα καθώς περνούν από τη Γη. Ο ανιχνευτής σχήματος L έχει δύο βραχίονες με δύο πανομοιότυπες ακτίνες λέιζερ μέσα, μήκους 4 km ο καθένας.

Όταν ένα βαρυτικό κύμα χτυπά τις κοσμικές μας ακτές, ένα λέιζερ στον ένα βραχίονα του ανιχνευτή LIGO συστέλλεται και διαστέλλεται στον άλλο, προειδοποιώντας τους επιστήμονες για την παρουσία του κύματος. Αλλά η μικροσκοπική κλίμακα αυτής της παραμόρφωσης (συχνά σε μέγεθος μερικά χιλιοστά πρωτονίου ή νετρονίου) σημαίνει ότι οι ανιχνευτές πρέπει να είναι απίστευτα ευαίσθητοι – και όσο μεγαλύτεροι είναι αυτοί οι ανιχνευτές, τόσο πιο ευαίσθητοι γίνονται.

Ο αστερισμός των τριών διαστημικών σκαφών LISA, που πρόκειται να ξεκινήσει να κατασκευάζεται το 2025, θα περιέχει τρεις κύβους χρυσού-πλατίνας στο μέγεθος ενός κύβου του Ρούμπικ που θα εκτοξεύουν ακτίνες λέιζερ στα τηλεσκόπια του άλλου εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά.

Καθώς οι δορυφόροι ακολουθούν τη Γη στην τροχιά της γύρω από τον Ήλιο, τυχόν μικρές διαταραχές στο μήκος της διαδρομής μεταξύ τους θα καταγραφούν από το LISA και θα σταλούν πίσω στους επιστήμονες. Οι ερευνητές θα μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν τις ακριβείς αλλαγές σε κάθε δέσμη για να κάνουν τριγωνισμό για να προσδιορίσουν από πού προέρχονται οι βαρυτικές διαταραχές και να κατευθύνουν οπτικά τηλεσκόπια προς αυτά για περαιτέρω διερεύνηση.

Επειδή οι βαρυτικοί παλμοί δημιουργούνται ακόμη και πριν από τη σύγκρουση υπερμεγέθων αστρονομικών αντικειμένων, ο LISA θα δώσει στους επιστήμονες μια έγκαιρη προειδοποίηση αρκετούς μήνες πριν η σύγκρουση γίνει ορατή στα οπτικά τηλεσκόπια.

Η άνευ προηγουμένου ευαισθησία του ανιχνευτή θα προσφέρει επίσης ένα παράθυρο στους πιο αμυδρούς παλμούς που προκύπτουν από γεγονότα της κοσμικής αυγής – τον ​​αιματηρό απόηχο του Big Bang – και θα απαντήσει σε μερικές από τις μεγαλύτερες και πιο πιεστικές ερωτήσεις της κοσμολογίας.

Το τηλεσκόπιο, που δημιουργήθηκε ως μέρος μιας συνεργασίας μεταξύ της ESA, της NASA και διεθνών επιστημόνων, θα ανυψωθεί στον ουρανό με τον πύραυλο Ariane 3 το 2035.

Διαβάστε επίσης:

• Η Hassell και η ESA έχουν δείξει μια καινοτόμο ιδέα βάσης για τη σεληνιακή επιφάνεια
• Το όχημα εκτόξευσης Ariane 6 της ESA πέρασε μια κρίσιμη δοκιμή κινητήρα